烧结工艺对ZrO2Cu纳米复合材料性能及组织的影响.pdf

第27卷第3期 材料热处理学报 V01．27 No．3 2006年 6月 TRANSACl70NSOFMATERIALSANDHEATTREATMEⅣT JuBe 2006 烧结工艺对Zr02／Cu纳米复合材料性能及组织的影响 丁 俭， 赵乃勤， 师春生， 李家俊， 韩雅静 (天津大学材料科学与工程学院，天津300072) 摘要：采用原位化学工艺制备了ZrO：／Cu纳米复合粉末，并用粉末冶金法制备了Zr02／Cu纳米复合材 料。研究了烧结温度、烧结时间对纳米复合材料性能的影响。结果表明，随着烧结温度的升高，复合材 料的体积收缩率增大，同时电导率、显微硬度也增大；随着烧结时间的延长，体积收缩率增大，显微硬 度增大到一定程度后减小。当烧结温度为975℃，时间为90min时，得到的ZrO：／Cu纳米复合材料性能 较佳(122HV，93．4IASC％)。 关键词：烧结；纳米复合材料；氧化锆 中图分类号：TB333 文献标识码：A 文章编号：1009．6264(2006)03—0006—04 高强度高导电铜基复合材料是一类具有优良综 cu纳米复合粉末，对复合粉末采用粉末冶金法制备 合性能的新型功能材料，既具有优良的导电性，又具 了ZrO：／Cu纳米复合材料，研究了不同烧结温度、时 有高的强度和优越的高温性能…。随着机械、电子工 间对复合材料组织性能的影响。 业的发展，对这类高强度、高导电复合材料的需求越 1 材料的制备和试验方法 来越迫切，常用的弥散强化粒子多为熔点高、高温稳 1．1试验原料 定性好、硬度高的氧化物、硼化物、碳化物、氮化物 分析纯 ZrOCl：·8H20分析纯(99％)；Y：O。 等怛]。在各种金属氧化物的陶瓷材料中，氧化锆的高 温热稳定性最好，热膨胀又与金属材料较为接近，成 分析纯(25％一28％)；分散剂PEG。 为重要的结构陶瓷材料，而特殊的晶体结构使之成为 1．2制备工艺 重要的电子材料b1。氧化锆的相变增韧等特性，良好 的力学性能和热物理性能，使之成为金属基复合材料 中性能优异的增强相。 酸溶解后再加入乙醇水溶液(醇水比为2：1)，加入一 纳米复合材料不同于传统的填料体系，它由两组 成相在纳米至亚微米范围内结合形成。两相界面间 存在较高的结合力；同时，由于纳米颗粒相有大的比 混合胶状沉淀。沉淀一段时间后(6h)，再加入一定 表面积，两相界面间存在强相互作用，其性能优于相 同组分常规复合材料。因此，制备纳米复合材料是获 得综合高性能材料的一种有效方法H’5-。 一直以来，对于纳米相颗粒增强铜基复合材料制 造工艺的研究往往侧重于传统的的外加增强体复合 法，如粉末冶金、机械合金化、内氧化等。但是这些方 制备ZrO：／Cu复合材料的工艺流程如图1所示。 法易造成增强体与基体结合不良、增强体易偏聚等缺 陷。然而原位合成工艺可以使纳米增强相均匀分散 ．鬯垒竺兰型甲坠必阿面丁而面习] I!竺!!!：!生竺!!!!!型!!!坐!!l。 在基体中，因此，本文采用原位化学工艺制备了ZrO：／ 陋!翌尘!!：!生竺I。